專利名稱：菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器及其聚光單元，且特別涉及一種菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元。
背景技術(shù)：
菲涅爾太陽集熱器主要包括一線性菲涅爾反射器(Linear Fresnel Reflector, LFR)系統(tǒng)及一接收器，該線性菲涅爾反射器系統(tǒng)包括一線性反射器場，該線性反射器場由多個并排平行設(shè)置的反射器組成，同時這些反射器可通過一跟蹤裝置驅(qū)動以跟蹤太陽的運(yùn)動。這些反射器反射的太陽光被集中射向設(shè)置于這些反射器上方的接收器內(nèi)，通過該接收器將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能。通常一個接收器可設(shè)置在多個反射器之間，以便接收該多個反射器反射的太陽光。此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)可參閱公開號為W02009/023063的PCT專利申請，該專利申請所揭示的菲涅爾太陽集熱器的吸收器在中間設(shè)有多個與反射器的反射鏡平行的吸熱管，而在該吸收器的側(cè)面設(shè)置反射元件，如此一部分經(jīng)反射器反射的太陽光會經(jīng)過該反射元件反射后再照射至吸熱管上，此種結(jié)構(gòu)的不足之處是因吸熱管貫穿整個接收器，部分吸熱管可能因?yàn)槭茌椛浼卸钇鋬?nèi)部的熱傳輸流體加熱充分，從而能夠吸收最大容量的熱能，而處于邊緣的吸熱管因受輻射較少而令其內(nèi)的熱傳輸流體加熱不充分，從而未能充分利用熱傳輸流體的吸熱性能，從而不利于提高吸熱效率。再者，由于部分吸熱管受輻射集中，溫度較高，相應(yīng)的熱變形較大，而邊緣的吸熱管則變形較小，如此需在系統(tǒng)設(shè)計時考慮此種狀況而做相應(yīng)的處理，從而增加系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度，特別是如果吸熱管較長時，此種熱變形不均的情況將更加嚴(yán)重，另外，目前太陽能集熱器的反射鏡大多采用弧狀反射鏡，造價較高，不利于降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低且有利于提高吸熱效率的集熱器及其聚光單元，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的聚光單元費(fèi)用過高的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種菲涅爾太陽集熱器的聚光單元，所述聚光單元由多個平面鏡組成，所述多個平面鏡相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種菲涅爾太陽集熱器，包括接收器與聚光模塊，其中所述該聚光模塊用以將太陽光反射至所述接收器，而該接收器通過支架設(shè)于聚光模塊的上方，所述聚光模塊包括多個聚光單元，每個所述聚光單元均由多個平面鏡組成，所述多個平面鏡相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面。可選的，所述接收器分為數(shù)段，每段之間通過一傳輸管連接，且所述接收器的每段均包括一系列相互平行延伸的吸熱管，所述吸熱管的兩端均與該段接收器兩端的傳輸管連接。可選的，所述吸熱管表面依次鍍有半導(dǎo)體吸收層與氧化物保護(hù)層?？蛇x的，每段所述接收器的一系列相互平行延伸的所述吸熱管共同形成一腔體，并且所述腔體面對聚光模塊的一端設(shè)有一開口，從聚光模塊聚焦的太陽光從開口進(jìn)入腔體，并在腔體內(nèi)多次反射并被吸收?？蛇x的，所述接收器的腔體呈拱形或馬蹄形結(jié)構(gòu)?？蛇x的，每段所述接收器兩端設(shè)有固定法蘭，固定法蘭之間設(shè)有分流槽，該分流槽一端與傳輸管連接，而另一端與所有吸熱管端口連接。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元可克服現(xiàn)有接收器吸熱管中熱傳輸流體受熱不均的缺陷，從而更利于提高吸熱效率，同時也可克服吸熱管受熱變形不均的缺陷；利用多個平面鏡組成圓弧狀的聚光面，達(dá)到聚光效果的同事，降低了成本。


圖1為本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的聚光單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的聚光單元俯視圖。圖3為本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。首先，請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的聚光單元結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的聚光單元俯視圖，所述聚光單元11由多個平面鏡12組成，所述多個平面鏡12相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面，太陽平行光射到平面鏡上被反射至集熱器14。由于使用平面鏡的成本遠(yuǎn)低于圓弧狀的聚光鏡，因此，該結(jié)構(gòu)在保證聚光效果的前提下，大大降低了成本。接著，請參考圖3，圖3為本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元的集熱器結(jié)構(gòu)示意圖，該菲涅爾太陽集熱器包括聚光模塊100與接收器20。聚光模塊100用支架20支撐， 其中所述該聚光模塊100用以將太陽光反射至所述接收器20，而該接收器20通過支架設(shè)于聚光模塊100的上方，所述聚光模塊100包括多個聚光單元，每個所述聚光單元均由多個平面鏡組成，所述多個平面鏡相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面。此太陽跟蹤結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中多有描述，此處不再詳細(xì)說明。所述接收器20分為數(shù)段，每段之間通過一傳輸管連接，且所述接收器20的每段均包括一系列相互平行延伸的吸熱管，所述吸熱管的兩端均與該段接收器20兩端的傳輸管連接。所述吸熱管表面依次鍍有半導(dǎo)體吸收層與氧化物保護(hù)層。每段所述接收器20的一系列相互平行延伸的所述吸熱管共同形成一腔體，并且所述腔體面對聚光模塊100的一端設(shè)有一開口，從聚光模塊100聚焦的太陽光從開口進(jìn)入腔體，并在腔體內(nèi)多次反射并被吸收。 所述接收器20的腔體呈拱形或馬蹄形結(jié)構(gòu)。每段所述接收器20兩端設(shè)有固定法蘭，固定法蘭之間設(shè)有分流槽，該分流槽一端與傳輸管連接，而另一端與所有吸熱管端口連接。由于達(dá)45%的太陽輻射能量主要集中于波長為(0. 3-0. 7 μ m)的可見光的光譜范圍內(nèi)，因此可以在吸熱管表面依次涂覆有半導(dǎo)體涂層與氧化物保護(hù)層，該半導(dǎo)體涂層是作為選擇性吸收涂層，在太陽能利用領(lǐng)域，理想的選擇性吸收材料是對太陽光的可見光部分完全吸收，即對可見光波段的光線吸收率高，而對紅外波段具有很高的反射率，同時也利用
4基底金屬材料(金屬吸熱管)的低紅外發(fā)射率而提高整個吸熱管的紅外反射率，即盡可能降低紅外區(qū)域的發(fā)射率，以減小接收器的黑體輻射。由于半導(dǎo)體材料中存在禁帶寬度Eg， 它只能吸收能量大于Eg的波長，所以存在一個截止波長XcUc(Pm) = 1.24/Eg(eV)), 即只有波長λ < Xc的可見、紫外光等，才能使半導(dǎo)體中電子發(fā)生躍遷進(jìn)入導(dǎo)帶，引起電子與晶格中質(zhì)點(diǎn)碰撞，將光能轉(zhuǎn)化為熱能；而對于波長λ > λ c的紅外光因?yàn)槟芰康筒槐晃斩高^此半導(dǎo)體涂層，并利用金屬吸熱管(通常為銅或鐵)的高反射特性反射出來，從而構(gòu)成了半導(dǎo)體涂層的光譜選擇性吸收作用。通常Ge、Si、GaAs的禁帶寬度在室溫下分別為 0. 66eV、l. 12eV、1.42eV，即其對應(yīng)的截止波長λ c ( μ m)相應(yīng)為1. 88,1. 11、0. 87，因此波長為(0.3-0.7μπι)的可見光均可很好的被上述半導(dǎo)體材料的涂層吸收。而該氧化物保護(hù)層主要是消光系數(shù)很小的電介質(zhì)，如Al2O3，SiO2等，厚度通常是四分之一可見光波長范圍內(nèi)，可以起到增透可見光的作用，同時該氧化物保護(hù)層具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力和熱穩(wěn)定性，從而也可保護(hù)半導(dǎo)體涂層與金屬吸熱管，防止氧化及腐蝕。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過將接收器分為數(shù)段，每段之間通過一傳輸管連接， 而接收器的每段均包括一系列相互平行延伸的吸熱管，這些吸熱管的兩端均與該段接收器兩端的傳輸管連接，通過如此設(shè)置，從每段接收器的吸熱管流出的熱傳輸流體流入傳輸管中進(jìn)行混合，交換熱量，之后再流入下一段接收器中吸收熱量，如此可以充分利用熱交換流體的吸熱性能，并克服現(xiàn)有接收器吸熱管中熱傳輸流體受熱不均的缺陷，從而更利于提高吸熱與傳熱效率，同時也可克服吸熱管受熱變形不均的缺陷。同時將透明蓋體與密封蓋體之間設(shè)為真空，從而可以有效的減少對流熱損失，提高接收器的吸熱效率，并且通過在吸熱管表面設(shè)置半導(dǎo)體涂層與氧化物保護(hù)層，可也以更好的吸收太陽光，并且不對外輻射紅外光，從而令該接收器腔體的熱平衡溫度較小，以降低接收器的黑體輻射及提高提高光能-熱能轉(zhuǎn)換效率，同時利用氧化物保護(hù)層可以令半導(dǎo)體涂層與金屬吸熱管與空氣隔離， 從而避免半導(dǎo)體涂層與金屬吸熱管氧化，從而增加接收器的使用壽命。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種菲涅爾太陽集熱器的聚光單元，其特征在于所述聚光單元由多個平面鏡組成，所述多個平面鏡相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面。
2.一種菲涅爾太陽集熱器，包括接收器與聚光模塊，其中所述該聚光模塊用以將太陽光反射至所述接收器，而該接收器通過支架設(shè)于聚光模塊的上方，其特征在于所述聚光模塊包括多個聚光單元，每個所述聚光單元均由多個平面鏡組成，所述多個平面鏡相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面。
3.如權(quán)利要求2所述的菲涅爾太陽集熱器，其特征在于所述接收器分為數(shù)段，每段之間通過一傳輸管連接，且所述接收器的每段均包括一系列相互平行延伸的吸熱管，所述吸熱管的兩端均與該段接收器兩端的傳輸管連接。
4.如權(quán)利要求3所述的菲涅爾太陽集熱器，其特征在于所述吸熱管表面依次鍍有半導(dǎo)體吸收層與氧化物保護(hù)層。
5.如權(quán)利要求3所述的菲涅爾太陽集熱器，其特征在于每段所述接收器的一系列相互平行延伸的所述吸熱管共同形成一腔體，并且所述腔體面對聚光模塊的一端設(shè)有一開口，從聚光模塊聚焦的太陽光從開口進(jìn)入腔體，并在腔體內(nèi)多次反射并被吸收。
6.如權(quán)利要求2所述的菲涅爾太陽集熱器，其特征在于所述接收器的腔體呈拱形或馬蹄形結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的菲涅爾太陽集熱器，其特征在于每段所述接收器兩端設(shè)有固定法蘭，固定法蘭之間設(shè)有分流槽，該分流槽一端與傳輸管連接，而另一端與所有吸熱管端口連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元，菲涅爾太陽集熱器包括接收器與聚光模塊，其中所述該聚光模塊用以將太陽光反射至所述接收器，而該接收器通過支架設(shè)于聚光模塊的上方，所述聚光模塊包括多個聚光單元，每個所述聚光單元均由多個平面鏡組成，所述多個平面鏡相互并列放置，共同形成一圓弧狀的聚光面。本發(fā)明菲涅爾太陽集熱器及其聚光單元使用平面鏡作為聚光模塊，節(jié)約了成本；本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有接收器吸熱管中熱傳輸流體受熱不均的缺陷，從而更利于提高吸熱效率。
文檔編號F24J2/46GK102486341SQ20101050056
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者任松林, 項(xiàng)曉東 申請人:益科博能源科技(上海)有限公司